Aunque se basan en la experiencia acumulada en la industria, muchos materiales de uso general han recomendado amplitudes de diseño. Sin embargo, a medida que los materiales especiales recientemente desarrollados están aumentando rápidamente, se espera que haya un método experimental para determinar la amplitud mínima requerida para los materiales. Aquí, introducimos un método factible para determinar la amplitud mínima requerida. La amplitud de salida del cabezal de soldadura depende de la frecuencia del equipo, la amplitud de salida del transductor, la relación de transformación del modulador de amplitud (bocina) y el diseño de la forma del cabezal de soldadura. Un método típico de diseño de cabezal de soldadura es: bajo la condición de inferior a la tensión límite de fatiga del material, cuanto mayor sea la relación de transformación del diseño del cabezal de soldadura, mejor (es decir, mayor será la amplitud de salida, mejor). Si necesita reducir la amplitud, cambie el modulador de amplitud con una relación más pequeña o ajuste el voltaje para reducir la amplitud.
Sin embargo, este método de diseño tiene algunas desventajas:
La relación de transformación no se puede distribuir uniformemente, es decir, la relación de transformación del cabezal de soldadura y el modulador de amplitud son muy diferentes. Cabe señalar que cuando el cabezal de soldadura y el modulador de amplitud tienen una relación de transformación estrecha, se mejorará el rendimiento del triplete ultrasónico (transductor + modulador de amplitud + cabezal de soldadura).
Al cambiar la tensión para reducir la relación de transformación del cabezal de soldadura, al mismo tiempo reducirá la potencia de salida de la caja eléctrica. Por ejemplo, cuando la amplitud se establece en 50%, una caja eléctrica con una potencia de salida original de 2400W realmente generará 1200W. Es fácil causar sobrecarga.
El uso de amplitudes grandes causará daños inaceptables a las piezas. Por ejemplo, las grietas en un área transversal pequeña pueden causar quemaduras en la apariencia y pueden causar daños en membranas, membranas filtrantes y componentes electrónicos.
Por las razones anteriores, es muy importante definir la amplitud mínima requerida para la soldadura ultrasónica de plásticos en la etapa inicial.
Cálculo de amplitud La magnitud de la amplitud transmitida a la parte de plástico es el producto de la amplitud de salida del transductor, la relación del modulador de amplitud y la relación del cabezal de soldadura.
La amplitud de salida del transductor y la relación del modulador de amplitud son proporcionadas por el fabricante del equipo ultrasónico y a menudo se fijan. Pero la relación de transformación del cabezal de soldadura se puede diseñar.
La relación de transformación del cabezal de soldadura tiene una fórmula de cálculo aproximada: relación de transformación del cabezal de soldadura = masa por encima del nodo del cabezal de soldadura ÷ masa por debajo del nodo del cabezal de soldadura. Dado que la densidad y longitud del material son las mismas, la fórmula se simplifica como: relación de transformación del cabezal de soldadura = área transversal por encima del nodo del cabezal de soldadura ÷ área transversal debajo del nodo del cabezal de soldadura × 0,8. El coeficiente 0.8 es considerar la influencia de la transición de redondeo en el nodo.
A través de este método, calcule la amplitud teórica de salida del cabezal de soldadura en la siguiente prueba como 13,9um (pico a pico). La amplitud medida es de 15um (pico a pico). Los dos están cerca.
En el proceso de prueba, se selecciona un PC de material amorfo y un PP de material semi-cristalino para que el experimento determine la amplitud mínima requerida por los dos materiales.
El equipo de soldadura ultrasónica accionado por servo es muy adecuado para determinar la prueba de amplitud mínima. Debido a que su cabezal de soldadura puede flotar, y generar datos de medición de presión, y correlacionarse con datos como la amplitud de vibración ultrasónica. En esencia, la función "Melt-match" del dispositivo permite que el cabezal de soldadura entre en contacto con el producto con una presión establecida, detener el descenso y activar vibraciones ultrasónicas. La vibración ultrasónica se transmite a la posición de la soldadura de plástico. Una vez que el dispositivo mide la caída de presión, el polímero de superficie ha comenzado a derretirse. A continuación, el cabezal de soldadura comienza a moverse hacia abajo.
Generalmente creemos que el PC de material amorfo, después de que la temperatura es más alta que la temperatura de transición de vidrio, mostrará una característica de ablandamiento gradual a medida que aumenta la temperatura. El material semi-cristalino PP se licuará repentinamente cuando llegue al punto de fusión.
En este experimento, las propiedades cambiantes del PP pueden deberse a la suavidad de este material. El cambio rápido de PC puede deberse a la amplitud no en el rango correcto. Se necesitan más experimentos, como aumentar el rango de amplitud del PC o medir la temperatura de la costura de soldadura.
Conclusión Este trabajo proporciona un método experimental y un marco para determinar la amplitud mínima requerida para los plásticos. La fuerte correlación entre el tiempo de fusión del material y la amplitud y la resistencia a la soldadura también muestra que este método de estimación de la amplitud mínima requerida es factible.